ARM GCC 生成的函数序言

Question

我提到 ARM 工具链可以生成不同的函数序言。实际上，我看到两个 obj 文件（vmlinux）具有完全不同的函数序言：

第一个案例如下：

push {some registers maybe, fp, lr} (lr ommited in leaf function)

第二种情况如下：

push {some registers maybe, fp, sp, lr, pc} (i can confuse the order)

据我所知，第二个额外推动了 pc 和 sp。另外，我在崩溃实用程序（kdump 项目）中看到了一些评论，其中指出，内核堆栈帧应该具有格式 {..., fp, sp, lr, pc} 这让我更加困惑，因为我发现在某些情况下它不是是的。

1.) 我关于在函数序言中额外推送 pc 和 sp 需要一些 gcc 额外标志的说法正确吗？如果是，它们是什么？.

2.) 这是做什么用的？基本上，据我了解，我只能使用 FP 和 LR 展开堆栈，为什么我需要这个附加值？

3.）如果这件事与编译标志无关 - 我如何强制生成此扩展函数序言，目的是什么？

谢谢你。

Answer 1

1.) 我关于在函数序言中额外推送 pc 和 sp 需要一些 gcc 额外标志的说法正确吗？如果是，它们是什么？.

有许多 gcc 选项会影响堆栈帧（

-march

、

-mtune

等可能会影响例如使用的指令）。就你而言，它是

-mapcs-frame

。此外，

-fomit-frame-pointer

将从叶函数中删除框架。多个静态函数可以合并到一个生成函数中，进一步减少帧数。 APCS 可能会导致代码稍微慢一些，但对于 simple 堆栈跟踪来说是必需的。

2.) 这是做什么用的？基本上，据我了解，我只能使用 FP 和 LR 展开堆栈，为什么我需要这个附加值？

所有非参数的寄存器（r0-r3）都需要保存，因为它们在返回给调用者时需要恢复。编译器将在堆栈上分配额外的局部变量，因此当

sp

更改时，

fp

几乎总是会更改。有关存储

pc

的原因，请参阅下文。

3.）如果这件事与编译标志无关 - 我如何强制生成此扩展函数序言，目的是什么？

正如您所猜测的那样，它是编译器标志。

; Prologue - setup
mov     ip, sp                 ; get a copy of sp.
stm     sp!, {fp, ip, lr, pc}  ; Save the frame on the stack. See Addendum
sub     fp, ip, #4             ; Set the new frame pointer.
    ...
; Epilogue - return
ldm     sp, {fp, sp, lr}       ; restore stack, frame pointer and old link.
    ...                        ; maybe more stuff here.
bx      lr                     ; return.

典型的保存是

stm sp!, {fp, ip, lr, pc}

，恢复是

ldm sp, {fp, sp, lr}

。如果您检查 ABI/APCS 文档，这是正确的。请注意，没有“！”尝试修复堆栈。它是从存储的

ip

值显式加载的。

此外，保存的

pc

不会在尾声中使用。它只是堆栈上丢弃的数据。那么为什么要这样做呢？异常处理程序（中断、信号或 C++ 异常）和其他堆栈跟踪机制想要知道谁保存了帧。 ARM 始终只有一个函数prologue（一个入口点）。然而，有多个出口。在某些情况下，像

return function();

这样的返回实际上可能会变成

b function

中的 也许更多的东西在这里。这称为尾调用。此外，当在例程中间调用叶子函数并发生异常时，它将看到

PC

范围的叶子，但叶子可能没有调用框架。通过保存

pc

，可以在leaf发生异常时检查调用帧，以了解谁真正保存了堆栈。

pc

与析构函数等的表可能会被存储以允许释放 objects 或弄清楚如何调用信号处理程序。额外的

pc

在跟踪堆栈时非常好，并且由于管道衬里，操作几乎是免费的。

另请参阅：ARM 链接和帧寄存器有关编译器如何使用这些寄存器的问题。